结垢是冷却水系统中的一个基本问题。水垢会在热交换表面形成绝缘屏障，从而干扰热传递。水垢还会促进腐蚀，限制水流并增加水的消耗。

冷却系统秤的类型

当超过溶解的矿物质在冷却水中的溶解度时，会形成水垢沉积物。冷却塔通过将一定比例的水蒸发到大气中来发挥作用。这种水是“纯净的”，不包含补充水中发现的任何溶解的矿物质。随着蒸发过程的继续，形成水垢的矿物质集中在水中。如果不加以检查，将超过溶解的矿物质的溶解度，导致这些盐沉淀为水垢沉积物。

有几个因素会影响冷却水垢的溶解度。通常，水垢沉积物显示出与温度成反比的溶解度。随着温度的升高（例如在热交换器和其他传热设备中），水垢的溶解度降低。另一个影响因素是pH。矿物固体在高pH下溶解度较低。这些因素直接影响系统中形成的冷却水垢的类型和数量。

鳞片的化学成分各不相同。大多数水垢是碳酸钙，因为它是冷却水补充用品中常见的水垢形成矿物中溶解度最低的。还发现单独或与碳酸钙组合的其他垢，例如磷酸钙，硫酸钙和二氧化硅。

碳酸钙是冷却系统水垢沉积物中最常见的类型。这种沉积物通常称为石灰，因为它的化学成分与石灰石相同。化学是由钙硬度和碳酸盐碱度（CaCO-的3）。与冷却水中碳酸氢根碱度相关的钙在较高温度下反应，将碳酸氢根碱度分解为碳酸盐碱度，然后可与钙反应生成碳酸钙水垢。碳酸钙在较高的pH值下溶解度也较低。

磷酸钙是钙硬度和正磷酸盐之间的反应形式。化学上是磷酸三钙Ca 3（PO 4）2。磷酸盐通常来自基于磷酸盐的冷却水处理程序，但也可以在市政供水中使用。在较高温度和较高pH下溶解度较低。它形成类似于碳酸钙的致密沉积物，但可以通过酸洗程序将其除去。

硫酸钙或石膏很可能在硫酸盐含量高的冷却水系统中形成。在使用硫酸控制pH的情况下，这种情况很普遍。硫酸钙在较高的温度下往往不易溶解，但与碳酸钙不同的是，在较低的pH下不易溶解。由于使用非酸性冷却水处理程序的趋势，硫酸钙水垢并不像几年前那样普遍。

二氧化硅沉积物是类似于玻璃的涂层，可以在金属表面形成几乎不可见的沉积物。二氧化硅的溶解度随着温度和pH的升高而增加。这与碳酸钙水垢恰好相反。结果，经常在冷却塔填料而不是热交换器束中发现二氧化硅。一旦形成，即使使用侵蚀性的酸性清洁剂也很难去除。

规模控制方法

冷却水处理程序的主要目标是防止在热交换设备，冷却塔填料以及系统的低流量区域中形成水垢沉积物。结垢控制包括将冷却水的化学成分维持在规定的范围内，以防止水被矿物盐过度饱和。这包括对冷却塔组成的预处理，使用晶体改性剂使矿物固体保持可溶以及各种冷却水聚合物的应用。

冷却塔组成的预处理

主要形成水垢的矿物是钙盐，例如碳酸钙，硫酸钙和磷酸钙。冷却塔补充液的预处理可部分或完全去除钙，这将防止这些水垢的形成。降低钙硬度和总碱度的预处理方法（例如冷石灰软化）和离子交换软化一样有效。软化化妆品可以用钠代替硬度（钙和镁）。钠非常易溶，不会形成水垢。但是，通常，这些预处理步骤专用于高硬度补充水，其中钙硬度和总碱度严重限制了浓缩周期。

保持矿物固体可溶

最常见的水垢控制方法是保持冷却水的化学性质，以确保不超过矿物水垢的溶解度。传统上，硫酸用于调节碳酸盐和碳酸氢盐的碱度，以将冷却水的pH值保持在6.5至7.5范围内。这对应于小于100ppm的总碱度。当用于排空控制以将钙浓度保持在300至400 ppm范围内时，不会形成碳酸钙水垢。

pH控制程序通常会补充特殊化学物质，这些化学物质可增强碳酸钙和其他矿物质垢的溶解度。这些包括膦酸酯和聚合物。这些化学物质通过“抑制”钙盐的稳定作用来阻止水垢的形成。通常，碳酸钙的溶解度可以增加为未经化学处理自然产生的溶解度的1.5至3.0倍。

水晶修饰剂

与防止水垢形成相反，其他处理方法可促进水垢的形成，但以钙污泥的非粘附形式。污泥被带入循环水中，在此通过常规放气将其过滤或除去。

这些产品通常以100％活性聚合物的最高5 ppm的低剂量使用。

冷却水聚合物

聚合物与pH值控制剂和/或膦酸酯结合使用，以控制碳酸钙垢并最大程度地减少悬浮的固体污垢。这些添加剂是低分子量聚合物，在循环水中的添加量为5至10 ppm。最常见的聚合物是聚丙烯酸酯（PA），聚甲基丙烯酸酯（PMA）和聚马来酸酯（PM）。

如果主要考虑磷酸钙，则当钙硬度超过350 ppm，正磷酸盐超过15 ppm且pH值高于7.5时，可以使用几种冷却水聚合物中的一种来抑制水垢的形成。最受欢迎的选择是磺化苯乙烯马来酸（SSMA）和改性聚丙烯酸酯。

冷却水聚合物技术的最新趋势是朝着使用三元共聚物的方向发展。羧酸水/磺酸盐官能丙烯酸酯三元共聚物（商品名：Rohm and Haas Acumer 3100）是用于冷却水系统的更流行的三元共聚物之一。该聚合物将抑制碳酸钙，磷酸钙水垢并分散悬浮的固体。在稳定锌和磷酸盐腐蚀抑制剂方面也有效。典型的剂量是10 ppm作为活性聚合物。也可以使用提供类似保护的其他三元共聚物

总之，通过将水化学控制在碳酸钙饱和点以下，可以防止水垢沉积。推荐使用PH调节剂，缓蚀阻垢剂等

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